颠覆性技术丨无人驾驶

来源：中国工程院院刊    时间：2019年03月29日

1. 无人驾驶汽车

21世纪最具颠覆性的技术之一是无人驾驶技术。

无人驾驶汽车应该具有学习能力并能自主探索，能够应对各种复杂路况。未来的汽车将会是一个具有学习能力的轮式机器人。

人和这种轮式机器人之间的分工合作可分为四种状态：

• 人类开车，轮式机器人进行记录和学习；

• 轮式机器人开车，人类监督；

• 轮式机器人自主学习开车，人类并不干预；

• 轮式机器人教人开车。

　　未来的汽车不仅会学到人类驾驶技巧，还将自主探索，掌握复杂环境下的驾驶技术。随着驾驶数据的大量收集和智能技术的不断提升，无人驾驶的核心技术将不断完善，技术将日趋成熟。

　　无人驾驶所需的基本技术多种多样，主要有车对车通信、巡航控制、自动刹车、视频摄影机、位置估计器、全球定位系统等9项。

　　自动驾驶分为6个等级，分别为L0无自动化、L1驾驶辅助、L2部分自动化、L3有条件自动化、L4高度自动化和L5完全自动化。

　　渐进式路线指的是在汽车上加装智能传感器、通信设备实现路况实时分析，从而实现自动驾驶，汽车制造商一般采用此路线。

　　颠覆性发展路线跳过辅助驾驶阶段，研制L4或L5级别的自动驾驶汽车，如谷歌和优步等非传统汽车公司的无人驾驶汽车，具备完善的感知、认知和执行能力，可以看作行驶在马路上的智能移动机器人。

　　业界普遍认为，汽车技术的发展趋势是无人驾驶。国内外的互联网公司看到这一发展趋势，也纷纷加入到无人驾驶技术这一可能是最具颠覆性的技术研发中。

互联网厂商与整车厂商的发展路径相比具有颠覆性。

　　整车厂商多在现有成熟的汽车制造技术的基础上，从辅助驾驶演进到高级辅助驾驶系统，最后走向自动驾驶。

　　互联网厂商没有汽车制造历史包袱，直接从无人驾驶开始，采用人工智能、高精度地图和激光雷达等一系列先进技术，希望制造出高级别的无人驾驶汽车。

在实现汽车无人驾驶的方法上，整车厂商和互联网厂商也有所不同。

　　在环境感知方面，特斯拉等厂商融合多种传感器，利用视频、图像分析，以视觉为主导;谷歌、百度等公司以激光雷达为主导，辅助以其他传感器。

　　在行驶决策方面，前者以芯片为主导，后者以算法为主导。

　　在行动控制方面，一类是基于规划—跟踪的间接控制，一类则是基于人工智能的直接控制，模拟驾驶员大脑感知信息后作出判断和控制，实现无人驾驶。

3. 无人驾驶在中国

　　在中国，自动驾驶技术依旧处于开发的起步阶段。

　　1980年“遥控驾驶的防核化侦察车”由国家立项研发。国防科技大学一直走在汽车智能化的前列：

　　1989年研制出中国首辆智能小车;

　　1992年研制出中国第一辆真正意义上的无人驾驶汽车;

　　2011年国防科技大学联合研制的无人驾驶汽车通过了高速公路无人驾驶实验;

　　2012年中国人民解放军军事交通学院研制成功中国第一辆官方认证的高速测试无人驾驶智能汽车。

　　无人驾驶技术发展虽然迅速，但离真正普及还有很长的路要走。中国汽车产业还存在关键技术水平不高、零部件非国产化严重、政策法规空洞需要完善等问题。

4. 对策和建议

　　仅就促进无人驾驶技术发展而言，我们应从以下三个方面着手，加速无人驾驶技术的快速发展：

>> 大力发展汽车线控技术

　　线控底盘就像是传统驾驶员的手脚，将成为汽车智能化的基础。线控油门、线控转向、线控制动等技术的突破将极大促进汽车的智能化发展。

>> 重点突破能源动力技术

　　由于车载传感器、计算机、数据通信、车载设备增重等原因，无人驾驶汽车用电量将大幅增加。现有燃油、油电混动及纯电动汽车在供电能力方面还存在不足，长期来看不足以支撑用电需求。氢燃料电池和太阳能汽车发展前景较好，应成为汽车能源技术突破的重点。

>> 不断提高驾驶认知技术

　　无人驾驶汽车需要学习人类驾驶经验，达到和超越人类的驾驶水平。通过驾驶认知形式化、在线学习、预测控制等方法，不断提高驾驶认知技术。